找到三个整数中最大值的最有效方法答案

【问题标题】：Most efficient way to find the greatest of three ints找到三个整数中最大值的最有效方法
【发布时间】：2011-01-15 01:05:54
【问题描述】：

下面是我的伪代码。

function highest(i, j, k)
{
  if(i > j && i > k)
  {
    return i;
  }
  else if (j > k)
  {
    return j;
  }
  else
  {
    return k;
  }
}

我认为这可行，但这是 C++ 中最有效的方式吗？

【问题讨论】：

你能用这个吗？ cplusplus.com/reference/algorithm/max
在这种情况下，如果是作业，没关系，因为提问者已经尝试过，显示了他的代码并要求改进。这符合在 SO 上发布家庭作业问题的所有准则。
@Robert Greiner 哈哈，不。虽然这会是一个很好的家庭作业问题，不是吗？
@Stephano：您对其进行分析并确定它是否是您程序中的主要减速因素。担心一切的效率是一个常见的错误；让代码易于理解和编写，让编译器完成它的一部分。
这是最有效的方法：/* Precondition: i is the largest value of the three. */ int max(int i, int j, int k) { return i; } 或者可能只返回 42。

标签： c++ performance max min

【解决方案1】：

要找到最大的整数，您需要查看 3 个整数，不多不少。您正在查看 6 和 3 比较。您应该能够在 3 和 2 比较中做到这一点。

int ret = max(i,j);
ret = max(ret, k);
return ret;

【讨论】：

可以做一个不错的小功能：template <typename T> const T& max(const T& pA, const T& pB, const T& pC){ return max(pA, max(pB, pC)); }
max(i, max(j, k)) 将其保存到一行。我也喜欢模板版
当然，如果 max 是宏或内联函数，max(i, max(j, k)) 将扩展为类似于 i > ( j > k ? j : k ) ? i : ( j > k ? j : k ) 的内容（尽管有 CSE 优化），如果不是，你有函数调用开销。我们是在谈论程序员效率还是计算效率？
@Duncan：当它是一个内联函数时，你错了，因为这个问题是 C++，所以我们谈论的是 std::max。一个名为“max”的宏在 C++ 中是纯粹的可憎之物。
@Roger Pate：即使在 C 语言中，宏也是令人厌恶的 :)。也许我应该说“..一个模板或内联......” 那么内联表达式会发生什么？当然，这将内联到 rv1 = j > k ? j : k; rv2 = i > rv1 ? i : rv1; return rv2; 之类的东西，这与 CSE 相同。我错过了什么吗？自从我上次费心研究生成的汇编语言以来，也许在这 2 年里事情已经发生了变化。我不介意被告知我错了，尽管我更愿意被告知原因:)

【解决方案2】：

伪代码：

result = i
if j > result:
  result = j
if k > result:
  result = k
return result

【讨论】：

我喜欢你只使用 if 语句。这是一个干净的答案。
太棒了！非常清楚，并且很可能如果硬件具有像cmov 这样的谓词指令，编译器将使用它们。 +1（希望我能超越邪恶 +10 max）
很好的答案。尽可能简单，无需尝试变得聪明。 +1 表示谦虚。

【解决方案3】：

怎么样

return i > j? (i > k? i: k): (j > k? j: k);

两次比较，暂不使用临时栈变量...

【讨论】：

+1。漂亮。既迷人又伤眼。
+1 是第一个提到单行解决方案的人。我可能不愿意尝试缩短所有内容的想法，但时不时有人向我展示令人印象深刻的 1-liner。

【解决方案4】：

您当前的方法： http://ideone.com/JZEqZTlj (0.40s)

克里斯的解决方案：

int ret = max(i,j);
ret = max(ret, k);
return ret;

http://ideone.com/hlnl7QZX (0.39s)

Ignacio Vazquez-Abrams 的解决方案：

result = i;
if (j > result)
  result = j;
if (k > result)
  result = k;
return result;

http://ideone.com/JKbtkgXi (0.40s)

还有查尔斯·布雷塔纳的：

return i > j? (i > k? i: k): (j > k? j: k);

http://ideone.com/kyl0SpUZ (0.40s)

在这些测试中，所有解决方案的执行时间都比其他解决方案少 3%。您尝试优化的代码非常短。即使您能够从中挤出 1 条指令，也不太可能在整个程序中产生巨大的差异（现代编译器可能会捕捉到那个小的优化）。把时间花在别处。

编辑： 更新了测试，结果发现它之前仍在优化其中的一部分。希望不再是这样了。

【讨论】：

好的，我（稍微）对更新的版本感到满意。 SO不会让我删除-1（“投票太旧而无法更改，除非编辑此答案”），对不起。
哇，亲爱的。我不知道ideone存在。当我无法入睡时，这让我有事可做:)。

【解决方案5】：

对于这样的问题，只有知道优化编译器在做什么以及硬件上可用的内容是什么，这是无可替代的。如果您拥有的基本工具是二进制比较或二进制最大值，那么两次比较或最大值都是必要且充分的。

我更喜欢 Ignacio 的解决方案：

result = i;
if (j > result)
  result = j;
if (k > result)
  result = k;
return result;

因为在常见的现代 Intel 硬件上，编译器会发现只发出两个比较和两个 cmov 指令非常容易，与条件分支相比，它们对 I-cache 的负载更小，对分支预测器的压力也更小. （此外，代码清晰易读。）如果您使用的是 x86-64，编译器甚至会将所有内容保存在寄存器中。

请注意，您将很难将此代码嵌入到您的选择产生影响的程序中...

【讨论】：

【解决方案6】：

我喜欢将条件跳跃作为一种智力练习来消除。这是否对性能有任何可衡量的影响我不知道:)

#include <iostream>
#include <limits>

inline int max(int a, int b)
{
    int difference = a - b;
    int b_greater = difference >> std::numeric_limits<int>::digits;
    return a - (difference & b_greater);
}

int max(int a, int b, int c)
{
    return max(max(a, b), c);
}

int main()
{
    std::cout << max(1, 2, 3) << std::endl;
    std::cout << max(1, 3, 2) << std::endl;
    std::cout << max(2, 1, 3) << std::endl;
    std::cout << max(2, 3, 1) << std::endl;
    std::cout << max(3, 1, 2) << std::endl;
    std::cout << max(3, 2, 1) << std::endl;
}

这点小玩意儿，cmov 解决方案可能快很多。

【讨论】：

移位加二元与运算很聪明！

【解决方案7】：

不确定这是否是最有效的，但可能是，而且肯定更短：

int maximum = max( max(i, j), k);

【讨论】：

【解决方案8】：

有一个提议将其包含在 N2485 下的 C++ 库中。这个提议很简单，所以我在下面包含了有意义的代码。显然，这假设了可变参数模板

template < typename T >
const T & max ( const T & a )
{ return a ; }

template < typename T , typename ... Args >
const T & max( const T & a , const T & b , const Args &... args )
{ return  max ( b > a ? b : a , args ...); }

【讨论】：

【解决方案9】：

public int maximum(int a,int b,int c){
    int max = a;
    if(b>max)
        max = b;
    if(c>max)
        max = c;
    return max;
}

【讨论】：

【解决方案10】：

我认为“最有效”是指性能，尽量不浪费计算资源。但是您可能指的是编写更少的代码行，或者可能是关于源代码的可读性。我在下面提供了一个示例，您可以评估是否发现有用的东西，或者您是否更喜欢收到的答案中的其他版本。

/* Java version, whose syntax is very similar to C++. Call this program "LargestOfThreeNumbers.java" */
class LargestOfThreeNumbers{
    public static void main(String args[]){
        int x, y, z, largest;
        x = 1;
        y = 2;
        z = 3;
        largest = x;
        if(y > x){
            largest = y;
            if(z > y){
                largest = z;
            }
        }else if(z > x){
            largest = z;
        }
        System.out.println("The largest number is: " + largest);
    }
}

【讨论】：

【解决方案11】：

#include<stdio.h>
int main()
{
    int a,b,c,d,e;
    scanf("%d %d %d",&a,&b,&c);
    d=(a+b+abs(a-b))/2;
    e=(d+c+abs(c-d))/2;
    printf("%d is Max\n",e);
    return 0;
}

【讨论】：

【解决方案12】：

在 c++ 中查找最大或最小 2 个或更多数字的最简单方法是：-

int a = 3, b = 4, c = 5;
int maximum = max({a, b, c});

int a = 3, b = 4, c = 5;
int minimum = min({a, b, c});

您可以提供任意数量的变量。

有趣的是，它也非常高效，至少与 Ignacio Vazquez-Abrams 的解决方案 (https://godbolt.org/z/j1KM97) 一样高效：

        mov     eax, dword ptr [rsp + 8]
        mov     ecx, dword ptr [rsp + 4]
        cmp     eax, ecx
        cmovl   eax, ecx
        mov     ecx, dword ptr [rsp]
        cmp     eax, ecx
        cmovl   eax, ecx

与 GCC 类似，而 MSVC 会造成循环混乱。

【讨论】：

【解决方案13】：

在 C# 中查找 3 位之间的最大和最小数字

static void recorrectFindSmallestNumber()
{
int x = 30, y = 22, z = 11;
if (x < y)
{
if (x < z)
{
Console.WriteLine("X is Smaller Numebr {0}.", x);
}
else
{
Console.WriteLine("z is Smaller Numebr {0}.", z);
}
}
else if (x > y)
{
if (y < z)
{
Console.WriteLine("y is Smaller number.{0}", y);
}
else
{
Console.WriteLine("z is Smaller number.{0}", z);
}
}
 else
{

}
}

================================================ ==================

static void recorrectFindLargeNumber()
{
int x, y, z;
Console.WriteLine("Enter the first number:");
x = int.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Enter the second number:");
y = int.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Enter the third nuumnber:");
z = int.Parse(Console.ReadLine());
if (x > y)
{
if (x > z)
{
Console.WriteLine("X is Greater numbaer: {0}.", x);
}
else
{
Console.WriteLine("Z is greatest number: {0}.", z);
}
}
else if (x < y)
{
if (y > z)
{
Console.WriteLine("y is Greater Number: {0}", y);
}
else 
{
Console.WriteLine("Z is Greater Number; {0}", z);                
}
}
else
{
                
}
}

【讨论】：